为了提高液压系统能量效率,闭式泵控技术是最直接的方法。但单出杆液压缸流量不匹配是闭式泵控系统亟需解决的问题。为此,提出一种变转速定量泵-变量泵结合的闭式泵控系统,通过控制变量泵的排量来匹配液压缸两腔的不对称流量,从而减小甚至消除补油流量。在多学科仿真软件SimulationX中搭载了单泵控系统模型、非对称泵控系统模型和定量泵-变量泵结合的闭式泵控系统模型,分析对比了3个系统对不对称流量的匹配性能及在四象限工况中能效特性,并讨论负载变化对液压缸速度的影响。仿真结果表明,新系统可以完全平衡不对称流量,且能量利用率高,且在负载变化时,速度波动小。

针对泵控电动静液作动器(EHA)非对称液压缸流量不匹配问题,提出一种采用流量匹配阀解决系统流量不平衡的方案。建立EHA系统AMESim模型,分析流量匹配阀在四象限工况下和不同负载条件下对EHA系统性能的影响。仿真结果表明:在四象限工况下液压缸压力振幅总体小于0.02 MPa,系统运行稳定;在第一象限工况下,流量匹配阀的内阀芯位移振幅在0.3 mm左右波动,液压缸压力振幅小于0.01 MPa,负载变化对系统稳定性无明显影响。与采用液控单向阀方案相比,系统压力达到稳态用时缩短53.1%,最大行程时压力损失有效减少35.9%。所设计的流量匹配阀不仅解决了非对称液压缸流量不平衡的问题,而且对泵控非对称液压缸EHA的优化设计具有借鉴意义。

针对单泵控差动缸闭式系统需要补油单元及在负载方向频繁变化下运行速度波动的问题,提出了一种以液压蓄能器为低压油箱、单伺服电机驱动双定量泵的变转速双泵控差动缸闭式系统及其控制方法。分析了变转速单泵和双泵控差动缸闭式系统在四象限工况下的运行原理。在Matlab/Simulink中建立了液压挖掘机工作装置机构模型、单泵和双泵控差动缸闭式系统模型、速度开环和速度前馈加闭环的控制系统,并对所构建的双泵控差动缸模型进行了局部试验验证。以斗杆速度和铲斗空载为输入,通过仿真对单泵和双泵控缸闭式系统在挖掘机斗杆液压缸四象限工况下的控制性和效率进行了对比分析。结果表明,所提出的采用速度前馈加闭环控制的双泵控差动缸闭式系统,虽然总效率较单泵控差动缸闭式系统降低了4个百分点,但实现了差动缸流量的平衡,解决了由四象限工

以现有对称泵控非对称缸系统和新型三油口泵控非对称缸系统为对象，对四象限工况下两种系统的能效特性进行了对比研究。介绍了两种系统的工作原理，对系统能效进行了理论分析，进一步在SimulationX软件中进行了仿真研究，并讨论了负载力大小对系统能效的影响。仿真结果表明，与对称泵控系统相比，三油口泵控系统第Ⅰ象限内，可提高系统能量效率7.6％，减少系统能量损失66％；第Ⅲ象限内，可提高系统能量效率21.2％，减少能量损失86.4％，因此具有更好的能效特性，节能效果显著。